【题目编号】MC1-1321
【题目】某电路输出信号功率是输入信号功率的 100 倍。该电路的增益为:
【答案】A
[A]20dB
[B]10dB
[C]100dB
[D]1dB
考点速览
分贝(decibel,记作 dB)是射频与音频领域最常用的一把尺子,本题给出输出信号功率是输入信号功率的 100 倍,要求把这个倍数关系换算成以分贝表示的增益(gain)。这类换算是链路预算、发射功率折算、天线增益叠加、馈线损耗累加的共同基本功,业余电台从挑选功放到估算等效全向辐射功率,每一步都要用它。B 类题库把功率比与分贝的换算编成一组题,数字与问法反复更换,需要真正记住的只有一个定义式和几档心算值。
原理与依据
分贝这个单位来自电话工程。人耳对声音强弱的主观感觉并不与声功率成正比:听起来「响一倍」,声功率往往要涨到十倍上下,用线性倍数描述既不方便也不直观,于是工程上改用功率比的常用对数(以 10 为底)来压缩刻度,得到贝尔(Bel)。贝尔这个单位偏大,实用中把它十等分,每一份就是一分贝,这就是「分」字的来历。
增益的定义式是:增益(dB)=10 × lg(输出功率 ÷ 输入功率)。式中的 lg 是以 10 为底的常用对数,不是自然对数;系数 10 来自贝尔到分贝的换算,不能漏。把本题的数字代进去:输出功率比输入功率等于 100,lg100 等于 2,10 × 2 等于 20,所以增益是 20dB。量纲上要留神,功率比本身没有单位,取对数之后加上「dB」这个标记,它表示的是两个同类功率之比,而不是某一处的绝对功率水平。
用对数刻度有三个实际好处。倍数的乘除在分贝域变成加减,多级电路的总增益只要把各级分贝值相加,口算就能完成;巨大的动态范围被压缩,从微瓦到千瓦只跨越几十个分贝,坐标轴上画得下;接收机的自动增益控制与信号强度表本来就按对数响应,用分贝描述与仪表读数天然吻合。
回到本题,100 倍这条线值得背下来:它等于 10 的 2 次方,取对数得 2,乘 10 得 20dB。凡是 10 的整数次幂的功率比,分贝值就是把指数乘以 10,心算一步到位。若把它放到实际场景中体感一下,20dB 相当于把 0.5 瓦的推动功率放大到 50 瓦,正好是一台小功率手持台与一台百瓦级短波电台之间的差距量级,这也是为什么讲功率等级时总爱用分贝而不是裸倍数。
逐项辨析
选项 A 说 20dB,与定义式算出的结果完全一致:10lg100 = 10 × 2 = 20。它成立的前提正是「分贝用于功率比」这一条。
选项 B 说 10dB,错在这一档对应的是功率比 10 倍,而不是 100 倍。把 10dB 当成百倍,是把「10 倍对应 10dB」的结论错记到了「100 倍」上,量级整整差了一个 10 的幂。
选项 C 说 100dB,等于把线性倍数 100 直接搬进分贝刻度。这混淆了两个不同的量纲:倍是比值本身,分贝是这个比值取了对数再乘 10 之后的结果,两者之间必须经过对数运算,不能画等号。100dB 对应的功率比是 10 的 10 次方,也就是一百亿倍,与题目相差八个数量级。
选项 D 说 1dB,数值明显偏小。1dB 对应的功率比约为 1.26 倍,连 1.5 倍都不到,与 100 倍相距极远。这个选项一般来自把系数记成了 100,或者把 lg100 误算成 0.01。
易混淆点
最容易混的是「倍」与「分贝」这两个量纲,看到 100 就写 100dB 是最典型的失分点。判据很硬:只有做过 10lg 运算的结果才能带 dB,裸倍数永远不能加 dB 单位。
第二组容易混的是分贝与 dBm。dB 是相对量,描述两个功率的比值,单独出现时必须知道它在跟谁比;dBm 是绝对量,以 1 毫瓦为基准,读出来就是某一处的功率水平。同一句话里若说「增益 20dB」,那是比值;若说「输出 20dBm」,那是 100 毫瓦。把这两个概念分清,后面遇到 0dBm 加上增益等于多少 dBm 的题目才不会翻车。
应试要点
记住功率比的三个锚点:2 倍约为 3dB,10 倍是 10dB,100 倍是 20dB。口诀是「十倍十 dB,百倍二十 dB」,即功率比写成 10 的 n 次方时,分贝值就是 10n。本题 100 等于 10 的 2 次方,答案 20dB。